Μικρομετεωρολογία και διαθεσιμότητα νερού φυλλοβόλου δάσους

Abstract

This study is a contribution το understanding the ways and mechanisms with which tree-stands interact with the environment, forming the micrometeorological regime of the soil-plant-atmosphere system, along with expanding knowledge on the mass and energy exchanges between vegetation and the atmosphere, under the Mediterranean climate conditions. The thesis is focused on the investigation of the micrometeorology of a natural deciduous ecosystem, compared to the weather conditions above, the specification of the interactions between the micrometeorological parameters on a diurnal, seasonal and annual basis (combined with the phenological phases of the vegetation), the differentiation of the micrometeorological regime following a forest fire or logging, the study of the weather effects on the vegetation water requirements and the relationship between water consumption and production, the evaluation of defense and adaptation mechanisms of Mediterranean ecosystems against extreme weather and climate conditions, the evaluation of the forest contribution on CO₂ absorption, the study of radiation quantity, quality and distribution in and use by the canopy and finally the study of the ecosystem-environment energy exchanges. Research was accomplished in a selected natural deciduous oak forest within the region of Corinth, S. Greece, where a well equipped micrometeorological station was placed. The data covers the period 1999-2006 with some missing gaps. Simple meteorological data were taken in 6 heights over the soil surface and in 4 depths below. The Eddy covariance technique was also used. Although the deciduous ecosystem develops under rather adverse (xerothermic) climatic conditions seems to be quite productive. It has relatively short water needs and developed adaptation (survival) mechanisms, such as the use of morning dew as an additional water source in summer, the root system development for deeper soil water use, the biomass development over a water holding clay soil layer, the evapotranspiration and photosynthesis reduction under extremely dry conditions via stomatal closure, the development of a relatively small leaf area, the relatively inefficient use of the absorbed by leaves radiation and finally the existence of a thick layer of dead leaves covering the forest floor and protecting the root system against thermal and water stress.

Σκοπός της ερευνητικής αυτής προσπάθειας είναι η διερεύνηση των μηχανισμών με τους οποίους η δενδρώδης βλάστηση αλληλεπιδρά με το περιβάλλον, διαμορφώνοντας το μικρομετεωρολογικό καθεστώς στο σύστημα έδαφος-φυτό-ατμόσφαιρα και η μελέτη των ανταλλαγών μάζας και ενέργειας μεταξύ φυλλοβόλων οικοσυστημάτων και ατμόσφαιρας, κάτω από τις ιδιαίτερες μεσογειακές συνθήκες. Αναλυτικότερα, επιχειρείται η διερεύνηση των μικρομετεωρολογικών συνθηκών και των διαφοροποιήσεων τους με τις καιρικές μεταβολές, μέσα σε ένα φυσικό, δενδρώδες, φυλλοβόλο οικοσύστημα και στο έδαφος, ο εντοπισμός των αλληλεπιδράσεων μεταξύ των μικρομετεωρολογικών παραμέτρων και η μελέτη των χρονικών μεταβολών τους σε κλίμακα ημέρας, εποχής και έτους, αλλά και ο εντοπισμός των αλλαγών μετά από ανθρωπογενείς παρεμβάσεις (υλοτομία και έρπουσα πυρκαγιά). Μελετάται επίσης, η επίδραση των καιρικών συνθηκών στην υδατοκατανάλωση και στην παραγωγή, αξιολογείται η παραγωγικότητα σε σχέση με τη διαθεσιμότητα νερού, εντοπίζονται οι μηχανισμοί άμυνας και προσαρμογής των μεσογειακών οικοσυστημάτων στις δυσμενείς μετεωρολογικές συνθήκες, ποσοτικοποιείται η συμβολή του δάσους στην απορρόφηση CO₂ και διερευνάται ποσοτικά και ποιοτικά η αξιοποίηση, κατανομή και διαθεσιμότητα της ηλιακής ακτινοβολίας για φωτοσύνθεση. Τέλος μελετώνται οι ροές ενέργειας μεταξύ οικοσυστήματος και περιβάλλοντος. Η έρευνα πραγματοποιήθηκε σε αισθητικό δρυοδάσος της Κορινθίας (Μογγοστός), με εφαρμογή της μεθοδολογίας Eddy covariance, μετρήσεις ατμοσφαιρικών και εδαφικών παραμέτρων σε 6 ύψη και 4 βάθη και λήψη βιομετρικών στοιχείων, κατά την περίοδο 1999- 2006. Από τα αποτελέσματα προκύπτει ότι το οικοσύστημα αναπτύσσεται σε οριακές κλιματικές συνθήκες όμως ανταποκρίνεται ικανοποιητικά όσον αφορά την παραγωγικότητα του. Έχει σχετικά μικρές υδατικές ανάγκες και σε περιόδους έντονης θερμικής καταπόνησης, που συνοδεύονται από περιορισμένη διαθεσιμότητα νερού, έχει αναπτύξει προσαρμοστικούς μηχανισμούς επιβίωσης, όπως η αξιοποίηση της δρόσου τα πρωινά του καλοκαιριού, η ανάπτυξη βαθιού ριζικού συστήματος, η ανάπτυξη πάνω από αργιλικό εδαφικό στρώμα υψηλής υδατοσυγκράτησης, ο περιορισμός της εξατμισοδιαπνοής και η αναστολή της ανάπτυξης σε έντονες ξηροθερμικές συνθήκες, η μικρή φυλλική επιφάνεια, η σχετικά μικρή αξιοποίηση της έντονα απορροφούμενης από το φύλλωμα ηλιακής ακτινοβολίας και η ύπαρξη στρώσης μεγάλου πάχους βραδέως αποδομούμενης νεκρής φυλλάδας, που προστατεύει το ριζόστρωμα από θερμική και υδατική καταπόνηση.